KR19980021723A - 폴리이미드 접착제를 이용한 칩 접착 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬롯이 형성되어 있는 다이 패드에 폴리이미드 접착제를 도포하여 칩을 접착하는 방법을 제공하여 접착력이 강화된 반도체 패키지를 제공하는 것에 관한 것으로서, 다이패드부에 슬롯이 형성되어 있는 리드 프레임을 준비하는 단계; 니들이 형성되어 있는 에폭시 도팅 장치를 이용하여 폴리이미드 접착제를 상기 다이패드에 소정의 양을 일정한 간격으로 도팅 하는 단계; 상기 다이패드에 도팅된 폴리이미드를 열경화 시키는 단계; 상기 접착제가 다이패드부에 접착할 칩을 정 위치에 정열하고 올려 놓는 단계; 및 상기 다이패드에 올려진 칩을 지지하고, 그 칩 상부면을 치공구로 압착하여 칩을 다이패드에 접착 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리이미드 접착제를 이용한 칩 접착 방법을 제공하여 반도체 패키지의 신뢰성 향상 및 기존의 장비를 이용하여 비용절감의 이점(利點)이 있다.

Description

폴리이미드 접착제를 이용한 칩 접착 방법

본 발명은 반도체 칩을 리드 프레임의 다이 패드에 접착하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 슬롯이 형성되어 있는 다이 패드에 폴리이미드 접착제를 도포하여 칩을 접착하는 방법을 제공하여 접착력이 강화된 반도체 패키지를 제공하는 것에 관환 것이다.

이미 알려진 바와 같이 반도체 칩을 외부 환경으로 보호하고 전자기기 등의 실장에 용이하게 칩을 탑재하는 것이 반도체 패키지이며, 그 패키지의 신뢰성이 반도체 제품에 지대한 영향을 미치고 있다는 것은 주지의 사실이다.

또한, 반도체 기술의 발달로 인하여 고직접 회로를 갖는 칩들이 광범위한 분야에서 현재 사용되고 있으며, 그 고직접 칩을 탑재하는 반도체 패키지 또한 TSOP(thin small outline package), TQFP(thin quard flat package) 등의 형태로 박형화 되면서 온도 싸이클링(temperature cycling)에 의한 열 응력 측면에서는 안정화 되었다.

그러나, 이와 같은 박형 반도체 패키지는 흡습으로 인한 수분 스트레스는 증가하고 있으며, 특히 초기 테스트시 그 신뢰성이 스몰 아웃라인 패키지(small outline package)와 같은 패키지에 비해 저하되는 상태에 있다.

박형 반도체 패키지의 리플로우 크랙(reflow crack)의 발생 및 크랙의 전파 경로에 따라 크게 아래와 같이 구분할 수 있다.

① 크랙이 칩의 상부면과 칩을 봉지하는 성형수지 상부면의 계면에서 발생하는 경우.

② 크랙이 다이 패드에 칩을 접착시키는 접착제의 흡습 특성과 접착제의 계면 박리 현상에 의하여 발생하는 경우.

③ 크랙이 다이 패드와 성형수지 계면에 응집된 수분이 아이 알 리플로우(IR reflow) 공정과 같은 열을 동반하는 공정을 진행할 때, 그 수분이 증발하여 수증기 압이 발생하는 경우.

상기 ①, ②, ③과 같이 크랙이 발생하는 것을 방지하기 위해서는 크랙 발생 형태에 따라 패키지를 구성하고 있는 재질의 기본 특성을 강화하거나 구조 변경을 통한 패키지의 내적 안정성을 기하여 크랙을 방지 할 수 있다.

이하, 종래 기술에서 사용되고 있는 크랙 방지를 위한 대표적인 박형의 반도체 패키지의 구조를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 종래 기술에 의한 다이 패드 하면에 딤플이 형성된 반도체 패키지를 나타내는 단면도이다.

복수 개의 본딩패드(12)가 반도체 칩(10) 상면에 형성되어 있고, 그 본딩패드(12)와 대응되는 리드들(40)이 와이어(30)로 전기적으로 연결되어 있고, 반도체 칩(10)이 다이패드(50) 상면에 접착제(20)로 접착고정되어 있고, 상기 칩(10), 다이패드(50) 및 전기적 연결부위가 성형수지(60)로 봉지 되어 있다.

그리고, 딤플(70)이 성형 수지(60)와 다이 패드(40)간의 접착력을 증대시키기 위하여 그 다이패드(40) 하부면에 형성되어 있다.

상기 다이패드(40) 하면에 형성된 딤플(70)은 상기 전술한 크랙 형태 ③을 방지 하기 위한 것이다.

도 1과 같이 다이패드에 딤플을 형성하는 것은 리드 프레임을 식각하여 형성한다. 그러나, 이와 같이 리드 프레임을 식각하는 제조 단가가 높아지는 단점이 있고, 근본적으로 흡습 특성이 있는 은 에폭시(Ag epoxy) 계열의 접착제를 사용함으로 흡습특성 등의 근본적인 불량요인을 제거하지 못하고 있다.

이와 같은 문제점을 극복하기 위하여 제시된 다른 반도체 패키지의 구조로는 리드 프레임의 다이패드에 슬롯(slot)을 형성하는 구조가 있다. 즉, 반도체 칩의 하면 일부가 노출되도록 다이 패드의 중앙 부위에 슬롯을 형성하고, 그 노출된 칩 하면이 직접 성형 수지에 접촉하여 성형수지와 칩의 접착력을 증대시키는 구조를 갖고 있다. 이와 같이 다이패드에 슬롯을 형성하는 방법으로는 스탬핑(stamping)하는 방법을 적용할 수 있으며, 스팸핑하는 방법은 기계적인 공정으로 리드 프레임 원가를 절감하여 제품의 원가를 절감 할 수 있다.

그러나, 스탬핑 방식으로 슬롯이 형성되어 있는 다이패드에 칩을 에폭시 계열의 접착제로 접착하는 방식은 에폭시 계열의 접착제가 갖고 있는 근본적인 흡습 특성이 제거되지 않는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 종래 기술에 의한 반도체 패키지가 가지고 있는 흡습 특성을 제거하고, 식각 방식의 딤플이 형성된 리드 프레임 보다 상대적으로 원가절감의 이점이 있는 스탬핑 방식의 슬롯이 형성된 리드 프레임을 이용한 반도체 패키지의 제조 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 다이 패드 하면에 딤플이 형성된 반도체 패키지를 나타내는 단면도.

도 2는 폴리이미드 접착제를 이용하기 위한 슬롯이 형성된 리드 프레임을 나타내는 평면도.

도 3은 본 발명에 의한 슬롯이 형성된 리드 프레임에 폴리이미드 접착제를 도포하는 공정을 나타내는 개략도.

도 4는 본 발명에 의한 슬롯이 형성된 리드 프레임에 칩을 접착하는 방법을 나타내는 개략도.

도면의 주요 부호에 대한 설명

10 : 칩 12 : 본딩 패드

20 : 에폭시 접착제 30 : 와이어

40 : 리드 50 : 다이 패드

60 : 성형수지 70 : 딤플(dimple)

100 : 리드 프레임 120 : 가이드 홀

130 : 리드 140 : 다이 패드

150 : 시린지(syringe) 160 : 폴리이미드 접착제

170 : 도팅 장치(dotting tool) 180 : 니들(niddle)

190 : 슬롯(slot) 200 : 압착 펀치

상기 목적을 달성하기 위하여 다이패드부에 슬롯이 형성되어 있는 리드 프레임을 준비하는 단계; 니들이 형성되어 있는 에폭시 도팅 장치를 이용하여 폴리이미드 접착제를 상기 다이패드에 소정의 양을 일정한 간격으로 도팅 하는 단계; 상기 다이패드에 도팅된 폴리이미드를 열경화 시키는 단계; 상기 접착제가 다이패드부에 접착할 칩을 정 위치에 정열하고 올려 놓는 단계; 및 상기 다이패드에 올려진 칩을 지지하고, 그 칩 상부면을 치공구로 압착하여 칩을 다이패드에 접착 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리이미드 접착제를 이용한 칩 접착 방법을 제공한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 폴리이미드 접착제를 이용하기 위한 슬롯이 형성된 리드 프레임을 나타내는 평면도이다.

도 3은 본 발명에 의한 슬롯이 형성된 리드 프레임에 폴리이미드 접착제를 도포하는 공정을 나타내는 개략도이다.

도 4는 본 발명에 의한 슬롯이 형성된 리드 프레임에 칩을 접착하는 방법을 나타내는 개략도이다.

먼저, 도 2는 다이패드(140) 중앙부에 슬롯(190)이 형성되어 있고, 리드(130)들이 다이패드(140)를 향하여 형성되어 있으며, 상기 다이패드(140)와 리드들(130)을 포함하여 일체형으로 형성된 리드 프레임(100)을 나타내고 있다.

상기 슬롯은 기계적인 방법인 스탬핑하는 방법으로 간단하게 형성할 수 있으며, 리드 프레임의 제작 원가가 저렴하다.

도 2는 상기 슬롯(190)이 형성되어 있는 다이패드(140) 상부면에 에폭시 접착제 도포 장치의 시린지(150)에 폴리이미드(polyimide) 접착제(160)를 체우고, 니들(niddle)(180)이 형성되어 있는 도팅(dotting) 장치(170)를 이용하여 슬롯(190) 부분을 제외한 다이패드(140) 부분에 폴리이미드 접착제(160)를 도팅하는 모양을 나타내고 있다.

즉, 다이패드(140)에 접착제를 도포하는 방법은 기존의 에폭시 접착제를 도포하는 장치를 이용하여 다이패드(140)의 소정의 영역에 폴리이미드 접착제(160)를 도팅하는 방식으로 이루어져 있다.

그리고, 다이패드(140)에 도포된 폴이 이미드 접착제(160)는 그 자체로는 접착성이 떨어지므로 열 경화 공정을 진행하여 접착성을 향상시킨다. 즉, 폴리이미드 접착제(160)가 다이패드(140)에 도핑된 리드 프레임(100)을 열 경화 오븐(oven) 또는 핫 플레이트(hot plate) 장치로 열 경화공정을 진행한다.

종래 기술에 의한 폴리이미드는 테이프(tape)의 접착면에 도포되어 폴리이미드 테이프 형태로 사용되고 있었다. 그러나, 본 발명에서는 접착성이 우수하고 흡습 특성이 개선된 폴리이미드를 패이스트(paste) 상태로 만들어 기존의 접착제 도포 장치를 활용하는 방법을 체택하였다. 이는 폴리이미드를 접착제로 이용하기 위한 새로운 장치의 도입 및 공정이 추가되지 않음을 의미한다.

그리고, 다이패드에 형성된 슬롯은 다이패드의 표면적을 감소하는 역할을 하여 다이패드와 성형 수지간의 계면 박리현상을 감소할 수 있고, 그 솔롯을 통하여 칩과 성형수지가 직접 접착되어 접착성이 향상된다.

도 4는 폴이 이미드 접착제(160)가 다이패드(140) 상면에 경화되어 있고, 칩(10)이 다이패드(140) 상면에 정위치에 배열되도록 놓여지고, 그 칩(90)을 리드 온 칩(lead on chip)용 펀치 헤드(200)가 압착하여 고정하는 모양을 개략적으로 나타내고 있다.

즉, 도 4는 기존의 리드 온 칩 패키지에서 사용되고 있는 장비를 이용하여 칩을 다이패드에 접착하는 것을 나타내고 있다.

따라서, 본 발명에 의한 폴리이미드 접착제를 이용한 칩 접착 방법은 슬롯을 갖는 다이패드에 접착성과 흡습 특성이 개선된 폴리이미드 접착제를 기존의 장비를 이용하여 도포할 수 있어 제품의 신뢰성 향상 및 설비 투자의 비용 절감의 이점(利點)이 있고, 다이 패드에 칩을 접착시키는 공정을 기존의 장비를 활용할 수 있어 새로운 공정 및 장비의 설치가 필요하지 않아 설비 투자 비용이 절감되는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 슬롯이 형성된 다이패드를 갖고 있는 리드 프레임을 준비하는 단계;

   니들이 형성되어 있는 에폭시 도팅 장치를 이용하여 폴리이미드 접착제를 상기 다이패드에 소정의 양을 일정한 간격으로 도팅 하는 단계;

   상기 다이패드에 도팅된 폴리이미드 접착제를 열경화 시키는 단계;

   상기 칩을 상기 다이패드 상면 정위치에 정렬 및 올려놓는 단계; 그리고,

   상기 다이패드에 올려진 칩을 지지하고, 그 칩 상부면을 치공구로 압착하여 칩을 다이패드에 접착 고정하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리이미드 접착제를 이용한 칩 접착 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 치공구가 리드 온 칩 압착용 펀치 헤드로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 폴리이미드 접착제를 이용한 칩 접착 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 폴리이미드가 경화 오븐으로 경화되는 것을 특징으로 하는 폴리이미드 접착제를 이용한 칩 접착 방법.